[發明專利]一種用改變離心速率法分離不同直徑雙壁碳納米管的方法

在審

• 申請號: 201710369150.3
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107140618A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 希爾艾力·買買提依明;麥麥提江·圖爾蓀;薩拉麥提·拜科日;約麥爾江·麥麥提
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: C01B32/174
• 分類號: C01B32/174;C01B32/168
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用改變離心速率法分離不同尺寸雙壁碳納米管的方法，是一種通過聚合物修飾雙壁碳納米管并用離心等簡便操作將其按照不同尺寸分離的方法。

背景技術

碳納米管具有良好的電學性能和傳統纖維無法比擬的優異性能,比如，低密度、高拉伸強度、高彈性模量、優異的柔韌性、良好的熱穩定性和化學穩定性.雙壁碳納米管(DWCNTs)作為介于單壁碳納米管和多壁碳納米管之間的一種特殊結構碳納米管,由于潛在的應用價位及作為研究碳納米管層間作用最簡單和理想的模型開始得到高度重視.

近年來，通過各種方法分離不同尺寸的碳納米管（CNTs）技術不斷發展，已成為目前CNTs實際應用中的研究熱點.但是，通過聚合物等分散助體的修飾條件下，利用濃硫酸(H2SO4)得到不同尺寸的DWCNTs并其電化學性能方面的研究鮮有報道.因此，復合后分離成為提升DWCNTs純度的新的手段之一.

本發明利用聚合物修飾作用成功復合了DWCNTs/聚合物復合物并進行復合后分離操作，著重討論了不同尺寸DWCNTs的性能變化，最終提供了具有高純度相應尺寸的DWCNTs。

發明內容

本發明首先把聚[2-氨基嘧啶-9，9-二辛基芴]溶解在四氫呋喃(THF)溶劑中，采用超聲的方法把聚合物充分的分散在THF溶劑中，在這溶液中放入原料雙壁碳納米管(DWCNTs)，通過超聲獲得均勻分散的DWCNTs/聚合物（下面均說復合物）混合液.此溶液在未離心、轉速分別為100、500、1500rpm條件下分離，取出上清液得到了控制尺寸的DWCNTs/聚合物混合液，將上清液離心、過濾等手段，把復合物分離，提純，再把復合物用濃H₂SO₄、去離子水和乙醇再次洗滌，在真空下干燥，得到了控制尺寸的，不同大小顆粒的純化的碳納米管.并采用UV-vis、拉曼、TG等測試手段對其進行研究，探討其性能變化并確認高純度響應的DWCNTs尺寸。

本發明的目的

本發明的目的之一是提供一種借助DWCNTs分散程度的聚合物并表明此聚合物的修飾作用.

本發明的目的之二是提供一種分離不同尺寸DWCNTs的方法.雖然分離DWCNTs尺寸方面的研究較多，但是通過分散助體的修飾條件下，利用濃硫酸的脫離作用，得到尺寸大小各不相同的DWCNTs并其純度方面的研究鮮有報道.所以此研究有著潛在的應用前景.

本發明的目的之三是提供具有較高純度的DWCNTs相應的尺寸。

附圖說明

圖 1：聚合物（a）、復合物（b）和脫離過程（c~e）實拍圖（b：0rpm、c：100rpm、d：500rpm、e：1500rpm）

圖 2：復合物的遠紫外可見吸收光譜；

圖 3：原始雙壁碳納米管、復合物和未離心時脫離的雙壁碳納米管的拉曼光譜擴展圖；

圖 4：原始雙壁碳納米管、復合物和未離心時脫離的雙壁碳納米管熱重分析圖；

圖 5：聚合物/雙壁碳納米管復合物的TEM圖；

圖 6：不同離心速率下脫離的雙壁碳納米管的TEM圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作詳細說明：

聚合物的合成

在100ml聚合瓶中通入氬氣，攪拌下依次加入2-氨基-4,6-二碘嘧啶(0.4160 mmol，144.31 mg)，2，7-雙(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜硼烷-2-基)-9，9-二辛基芴(0.4160 mmol, 267.31 mg)，碳酸銫Cs2CO3 (2.08 mmol ，676.0 mg)，再加20.8 mL DME和10.4 ml去離子水,電磁攪拌下通入氬氣15min,加零價鈀催化劑Pd (PPh3)4 (0.0208 mmol ,23.9 mg)，氬氣保護下，將反應體系在58-60℃下回流48 h，反應物冷卻到室溫，生成物依次用甲醇、蒸餾水洗滌，氯仿/甲醇重結晶3次、再用甲醇洗滌后50℃真空干燥48h,可得138mg淡黃色粉末物,收率為69%.

通過3：2：1比率，分別用30 mg 聚合物在20 ml THF溶劑中完全溶解，此液離心（10000rpm），取上層清液并其中添加10mg Hipco DWCNT，超聲1h，得到較好分散的四瓶聚合物/DWCNTs復合物溶液.

此四瓶復合物溶液，室溫下一瓶未離心、三瓶離心20 min，轉速分別為100、500、1500rpm，得到上層清液各不相同的復合物分散液并其從頂部分批次取出.